Состав воды очень разнообразен. В него входят множество микроэлементов в разной концентрации. Существуют определенные нормы, в которых прописано, какие именно элементы и в каком количестве могут быть в воде, без вреда для здоровья. Показатели для каждого типа воды будут разные. К тому же, важную роль играет регион. Например, соли кальция и магния занимают одно из первых значений для определения характеристик воды. В норме в питьевой воде не должно быть общей жесткости более 1,2 мг-экв/л.
1. Влияние жесткой воды
Умягчение воды является актуальным вопросом для всех сфер нашей жизни. Говоря проще, жесткая вода-это та, в которой превышена концентрация солей кальция и магния. Отличие в степени жесткости по содержанию солей. Если более 12 экв/л, то это сверхжесткая. От 9 до 12 экв/л сильно жесткая. От 5 до 8 экв/л средне жесткая. От 1,5 до 4 экв/л мягкая. И если показатели ниже 1,5 экв/л вода считается сильно мягкой. Для начала разберемся, откуда в воде появляются соли жесткости.
Исходных источников может быть несколько типов: подземные или скважинная вода, наземные или озера и водопроводная. Наземные источники пополняются подобными элементами в весенний период, когда происходит таяние снега. Так же на увеличение жесткости может повлиять деятельность человека. Это обусловлено сливом не до конца очищенных сточных вод в природные ресурсы. Состав скважинной зависит от грунтовых вод. Проходя пласты гипса или известняка, они собирают все микроэлементы, которые позже растворяются, образуя жесткость. Что касается водопроводной воды, то её жесткость зависит от состояния труб, от качества очистки на станции.
Жесткая вода значительно ухудшает качество жизни, особенно если её употреблять постоянно. Соли кальция и магния, которые находятся в воде, плохо усваиваются организмом. Но могут накапливаться и в первую очередь повлиять на почки. Поэтому использование такой воды для питья не рекомендовано. Жесткая вода вызывает сухость кожи, ломкость ногтей и волос. Что касается бытовых приборов, то в этом случае жесткая вода приведет их к поломке. При нагревании, соли жесткости оседают на тэне или любом другом нагревательном элементе. И образуют налет, называющийся накипью. После этого устройство будет работать значительно хуже и расходовать гораздо больше электричества. При мытье посуды будут оставаться белые разводы. Так же страдает сантехническое оборудование. В промышленной сфере использование такой воды тоже недопустимо. Она не подойдет ни для обработки продукции, ни для охлаждения, ни для других технических нужд. Для котельного оборудования использование жесткой воды вообще губительно.
Проблема жесткой воды касается не только питьевой и технической. Сточные воды часто загрязнены солями кальция и магния. И они также требуют фильтрации перед сбросом. Даже в этих регламентных документах прописаны нормативы солей в составе воды. Ионные установки прекрасно могут справиться с этой задачей. Кроме умягчения воды, сточные воды наполнены и другими вредными примесями, которые могут оказывать разрушающее действие на оборудование. Поэтому ионные установки изготавливаются из самых качественных материалов.
Несмотря на очевидный вред жесткой воды, слишком мягкая так же не является рекомендованной к использованию. В составе воды должен соблюдаться определенный баланс минералов. Именно на это и направлено ионное умягчение, позволяя скорректировать характеристики и состав воды до определенного уровня.
Воду с высокой концентрацией кальция и магния можно разделить на две категории: постоянную жесткость и временную. Они отличаются образованием осадка. Временная жесткость удаляется обычным кипячением, так как в ней преобладают бикарбонатные соединения. При изменении температуры среды они разделяются на карбонат кальция и углекислый газ. А постоянная жесткость не изменяет своих свойств и не выпадает в осадок. Такой тип образуют соли фосфатов, сульфатов, нитратов.
То есть, какую сферу ни взять, нигде жесткая вода неприемлема. Поэтому существует специальное оборудование для умягчения воды. Разные технологии ориентированы как для бытового, так и для промышленного использования. Главное подобрать систему умягчения под свои потребности.
1. Способы умягчения
Есть несколько способов умягчения воды. Все они эффективны при определенных условиях.
2.1 Термический
Это обычный нагрев. Можно удалить временную жесткость вскипятив воду. Например, в чайнике или в кастрюле на плите. При изменении температуры, соли жесткости распадаются и образуют осадок. Это самый простой метод умягчения в бытовых условиях. Для этого не требуется специальных фильтров или знаний. Но и недостатков у способа хватает.
· Возможность умягчить очень маленький объем воды за один раз.
· Накипь на дне емкости после кипячения, которую сложно удалить.
· Соли жесткости удаляются не полностью, только временная.
· Длительное ожидание остывания воды.
1.2 Химический
Способ основан на использовании определенных химических веществ. То есть соли жесткости устраняются благодаря химическим реакциям. Задача реагентов нейтрализовать примеси кальция и магния, образовав осадок. Подбираются такие вещества на основе анализа воды. Вот самые основные из них:
- Известь. Применяется если в составе воды высокое содержание карбонатной (постоянной) жесткости. Может комбинироваться с коагулянтами. Если добавить соду, то уровень жесткости снижается до 1,8 мг-экв/л.
- Сода и натрий. Применяется если вода сверх жесткая из-за карбонатных солей.
- Синтетические вещества. Это смесь из разных реагентов, которые помогают умягчить воду, убирают взвешенные элементы. Самые простые из них- таблетки для посудомоечных машин.
Реагенты следует применять только с дозатором. Это устройство, которое контролирует подачу химических веществ в воду. Оснащены контроллером. Норма добавления реагентов зависит от состава воды и рассчитывается заранее. Устанавливается в трубу или другую начальную точку подачи воды. Метод эффективен для быстрого умягчения и позволяет обрабатывать большой объем воды. Но есть и минусы:
· Образуются продукты распада, которые требуют утилизации.
· Обязателен точный расчет реагентов. В противном случае вода может стать более вредной.
· Нельзя использовать для питья.
· Все реагенты необходимо хранить при определенных условиях.
1.3 Физический
Могут быть комбинированы несколько процессов, которые основаны на физическом методе.
- Электродиализ. Его суть в задерживании солей жесткости. То есть положительные и отрицательные ионы двигаются к электродам, посредством электрического тока.
- Магнит. Создаются поля с разной направленностью. Соли жесткости объединяются и выпадают в осадок.
- Ультразвук. Способ схож с магнитным. Точно также происходит образование более крупных элементов, с помощью ультразвука.
- Электромагнитный. Основан на излучении волн. Молекулы солей жесткости теряют способность к выпадению в осадок и образовывать накипь. Метод может применяться не только для умягчения, но и для удаления существующих отложений.
2.4 Мембранный
Умягчителем выступает мембрана. Поверхность элемента состоит из маленьких пор. И они пропускают только молекулы кислорода и водорода. На выходе потребитель получает воду абсолютно без солей жесткости. Это главное преимущество технологии- в получении мягкой воды без использования химических средств. Недостатки способа:
· Необходимость создания определенного давления для корректной работы системы.
2.5 Ионный
Универсальный метод, использующий для умягчения ионную смолу. Она может быть природной или синтетической. Смола гранулирована. При прохождении через нее потока воды происходит обмен ионов кальция и магния с ионами натрия. При постоянном использовании смола «выдыхается» и требуется её наполнение натрием. Для этого производят обработку солевым концентратом. Такая обработка позволит быстро умягчить воду. Ионная смола делится на несколько категорий: катиониты, аниониты, амфолиты и селективные вещества. Каждая из категорий ориентирована на очищение от определенных видов примесей. Например, катиониты способны обеспечивать процесс обмена с положительно заряженными частицами. Аниониты способны работать только с отрицательным зарядом. Амфолиты заменяют как отрицательные, так и положительные ионы, но при этом требуют определенных условий для работы. Селективные смолы не зависят от заряда частиц, но могут работать только с определенными видами ионов. В некоторых установках берется ионная смола из разных категорий, что позволяет произвести более качественную очистку. В самых простых фильтрах используется только один вариант смолы. Подобрать необходимый тип поможет химический анализ воды. Самыми популярными и часто используемыми являются катиониты и аниониты. Первые, кроме умягчения, снижают кислотно-щелочной баланс воды. Вторые чаще применяются при удалении нитратов. Совмещение этих двух групп смол позволяет умягчить, обессолить и снизить щелочность одновременно. Ионная смола может быть разного производства и отличаться структурно или внешне. Это также зависит от её обработки. Для увеличения эффективности, ионную смолу можно совмещать с катализаторами, которые позволят поднять производительность. Системы на основе ионного обмена работают достаточно долго.
Каждый из способов умягчения поможет устранить соли жесткости и сделать воду более мягкой и пригодной для использования. Выбор технологии зависит от исходного состава воды и концентрации солей жесткости. Так же важна производительность и место использования. Некоторые способы более приоритетнее для быта, а другие для промышленного производства. Так же будет разным комплектация оборудования для умягчения.
1. Фильтры для умягчения воды дома
Дома мы используем водопроводную воду. Она уже прошла определенные этапы очистки, но это не показатель её пригодности. Во-первых, очистка на станции может быть некачественной, ввиду устаревшего оборудования. Во-вторых, качество труб, по которым она идет до потребителя, оставляет желать лучшего. Проблема, с которой часто сталкиваются жители многоквартирных домов, жесткая вода. Это проявляется в образовании накипи, белом налете, сухости кожи. Стремясь умягчить воду, часто устанавливают фильтры, не обращая внимания на условия их эксплуатации. Естественно, такое умягчение не является правильным и эффективным. При выборе фильтра для квартиры следует учитывать следующие аспекты: состав воды, производительность, расход на эксплуатацию. Начнем с состава воды. Это необходимо для выявления концентрации солей жесткости и их типа. К тому же, можно узнать какие еще загрязнения содержаться в воде. Производительность необходима для комплектации оборудования. Расход на эксплуатацию покажет какое количество ресурсов необходимо системе фильтрации для умягчения. В эту категорию входит расход электроэнергии, частота замены фильтра, покупка дополнительных комплектующих.
Фильтры, которые подходят для домашнего умягчения могут работать на основе ионного обмена, обратного осмоса, электромагнитные, проточные. То есть которые не используют химические вещества в процессе умягчения. Самые простые являются проточные. Они легко монтируются в трубу, не требуют обслуживания. Но при том удаляют самый минимум солей и их требуется часто менять. Электромагнитные фильтры более современны. Но они также не дают полноценной очистки.
Системы обратного осмоса более универсальны. Они умягчают воду. Делая её дистиллированной. Поэтому после такой очистки воду можно пить без термической обработки. Устройства компакты и легко помещаются под мойкой. В комплектации обязателен фильтр предварительной механической очистки. Мембраны очень чувствительны и их легко повредить. Поэтому требуется обязательная первоначальная обработка воды. Так как мембранный способ дает пустую воду, можно рассмотреть системы с минерализатором. Он позволяет добавлять необходимое количество микроэлементов, улучшая вкусовые качества. Такая установка требует небольшого ухода. Он заключается в периодической промывке мембраны. Осуществляется это путем подачи воды в обратном направлении. При высокой жесткости воды, со временем на мембране может появиться белый налет. Его убирают с помощью специально раствора и последующей промывке элемента.
Для бытовых систем на основе ионного обмена устанавливают временные картриджи со смолой. Такая модификация необходима из-за свойств умягчающего вещества. Смола нуждается в периодической регенерации для восстановления своих свойств. В бытовых условиях это делать затруднительно. Во-первых, расход на концентрат. Во-вторых, очистка сливаемой в дренаж воды после промывки. Поэтому для бытовых систем предусмотрены картриджи или колбы с загрузкой. По окончании срока эксплуатации, они просто заменяются.
Как правило, современные системы для бытового умягчения уже полностью скомплектованы. Они компакты, рассчитаны на среднюю производительность и неприхотливы в использовании. Монтаж таких систем производится самостоятельно.
2. Фильтры для умягчения воды в промышленности
В промышленном производстве исходным источником воды может быть не только водопроводная, но и скважинная вода. Так как требуется умягчать постоянно большой объем воды, системы водоподготовки более обширны. Может использоваться любой метод умягчения. Зависит от того, какую степень очистки необходимо получить на выходе. Так же многое зависит от назначения воды. К примеру, питьевую нельзя умягчать методами с использованием химических веществ. На технические такие ограничения не распространяются.
Итак, для производств могут быть использованы фильтры на основе ионного обмена, обратного осмоса, добавление химических реагентов, магнитные и электромагнитные. В этом случае так же важно определить состав воды. Обязательно знать производительность. Например, мембраны не могут быстро умягчать воду в большом объеме. А вот реагенты способны к быстрой нейтрализации ионов кальция и магния.
Установки, в зависимости от назначения, могут иметь разную конструкцию. Так же количество ионной смолы зависит от объема колбы. Элементы имеют прочную конструкцию и состоят из качественных материалов, которые не подвергаются коррозии или другим воздействиям примесей. Система подбирается исходя от площади и назначения. Для бытового использования больше подойдут компактные системы, которые не занимают много места. Что касается промышленности, то в этом случае оборудование может иметь большие размеры из-за увеличения объема. К тому же, каждую установку можно модифицировать, установив дополнительные элементы или еще одну колонну. Но при обновлении оборудования стоит рассчитать материальные затраты и их целесообразность. При установке системы для обработки сточной воды рекомендуется установка механических элементов фильтрации. Потому что в такой воде много нерастворенных крупных веществ, которые могут повредить системе. Для увеличения срока эксплуатации требуется предварительная очистка.
Рассмотрим, например, промышленное умягчение с помощью ионного обмена. Также стоит рассмотреть вопрос о составе самой смолы и необходимости дополнительного катализатора. Отталкиваться надо от исходных характеристик и назначения воды. Для питьевого использования нежелательно добавления каких-либо элементов. Если происходит фильтрация технической воды, то можно увеличить производительность путем установки фильтра или добавления реагентов. То же самое касается сточных вод. Современные ионные установки имеют много модификаций и моделей. Поэтому подобрать оборудование под определенные требования не составит труда. Как правило, они имеют основную стандартную комплектацию, но отличаются по дополнительным элементам. Например, отличаются блоки управления. Из-за этого стоимость системы разная. Не стоит экономить на таком факторе, как фильтрация воды. Желательно изначально подобрать удобную систему, которая не будет требовать больших расходов, при этом эффективно умягчать воду.
Также стоит обратить внимание на производителя. Многие модели не являются разрекламированными, но при этом достаточно хороши на практике. Но у такого оборудования также могут быть и недочеты. К примеру, материал исполнения недостаточно качественный. Или маленькая гарантия. Поэтому перед приобретением ионной установки следует внимательно ознакомиться с рыночным ассортиментом.
При выборе фильтра желательно его соответствие определенным требованиям:
· Эффективная и качественная очистка без использования дополнительных элементов.
· Сервисное обслуживание не должно требовать много затрат.
· Фильтр должен работать бесшумно или очень тихо, если установки используются на промышленных производствах.
· Дополнительные расходы отсутствуют.
· Система не должна занимать слишком большую площадь.
· Характеристики фильтруемой жидкости должны совпадать с требованиями системы. В противном случае, умягчение будет не так эффективно.
Выбор установки ионного обмена с одной стороны достаточно прост, потому что для умягчения это является наилучшим вариантом. С другой стороны, существуют определенные требования как для очищаемой воды, так и для оборудования. Естественно, систему надо подобрать так, чтобы получить быстрое умягчение без лишних затрат на ресурсы. Поэтому не всегда получается выбрать установку самостоятельно. Если возникают вопросы по подбору оборудования, то лучшим вариантом станет обраться к профессионалам, имея на руках анализ воды. Умягчение ионной смолой является самым эффективным способом при высокой минерализации жидкости. Кроме непосредственного удаления солей кальция и магния, фильтрующий материал способен справиться и с другими примесями, которые находятся в воде. Ионные установки могут умягчать довольно большой объем воды, поэтому являются востребованными на промышленных производствах. Умягчение с помощью ионозамещения имеет множество достоинств:
· Способность эффективной очистки при высоких концентрациях примесей. Позволяет не только удалять соли жесткости, но и другие элементы. Их концентрация не влияет на качество очищения.
· Ионные установки могут использоваться для любого назначения. Подходят как для очистки питьевой воды, так и стоков.
· Не используются реагенты. Ионная смола, хоть и синтетическое вещество, полностью безопасна для здоровья. Не выделяет никаких примесей в воду.
· Удобная эксплуатация. Ионное оборудование достаточно просто в использовании. Для этого нет необходимости установки дополнительных узлов или сложной конструкции.
· Возможность модификации. Устанавливаются дополнительные комплектующие, способные увеличить производительность.
· Может быть автономным элементом очистки, а может быть в составе общей системы водоподготовки.
· Регенерация происходит с помощью обычного солевого раствора. Не требуется дополнительная обработка химическими веществами.
Но у такого универсального метода есть и недостатки:
· Расходы на покупку соли. Таблетированная соль, которая используется для регенерации, по стоимости не очень высока. Но при большой производительности или увеличенной концентрации вредных веществ, регенерация происходит чаще. Следовательно, расходы на соль увеличиваются.
· Низкая скорость фильтрации. Несмотря на то что ионная смола способна обрабатывать большой объем воды, ионозамещение длительный процесс.
· Необходимость обработки воды перед сбросом в канализацию. После регенерации остается определенный объем концентрата, который сливается в канализацию. Но в нем присутствует достаточно большое количество примесей и среда сильно соленая. Сброс такой воды недопустим, поэтому требуется дополнительный фильтр для очистки.
Но несмотря на существующие минусы, ионная очистка является наиболее оптимальным вариантом при умягчении воды. Такие системы просты в настройке и фильтрации. Позволяют фильтровать даже самую жесткую воду, полностью избавляя её от повышенного содержания кальция и магния. Не требуют частого сервисного обслуживания и неприхотливы в использовании. Современные установки более ориентированы на то, чтобы снизить затраты и увеличить производительность. Например, смола может быть покрыта дополнительным слоем, которые позволяет ускорить процесс фильтрации. Или совмещение нескольких типов смол, которые лучше справляются с солями жесткости. Возможность использования такого оборудования для любого типа воды, позволяет использовать ионную смолу для очистки воды в любых сферах производства. Такие системы ориентированы для умягчения воды в загородных домах, на промышленных производствах и в сельских хозяйствах. При этом эффективность умягчения всегда остается на высоком уровне, благодаря качествам ионной смолы. Отличается лишь частота регенерации фильтра, комплектация системы, расходы на таблетированную соль и частота сервисного обслуживания.
Кроме того, установки обязательно оборудуют блоком управления. В первую очередь это необходимо для контроля системы и организации промывки фильтров. Во-вторых, позволяет программировать дополнительное оборудование. Если источником воды служит скважина или наземный водоем, требуется насосная станция. Для увеличения производительности фильтры могут комбинироваться.
3. Рекомендации
Умягчители воды являются очень востребованными современной водоподготовкой. Снижение жесткости воды обязательный этап водоочищения. Жесткая вода способна принести много проблем и материальных затрат. Она не рекомендована к использованию и её состав не соответствует требованиям СанПиН. А как известно, любой тип воды должен соблюдать определенные нормы. И если в бытовых условиях поддержание регламента проверить сложно, то в промышленной деятельности обязательным условиям стоит соответствие всем нормативам. И несоответствие показателям грозит немалыми штрафами.
Оборудование должно иметь определенные сертификаты, которые доказывают эффективность умягчения. Все комплектующие выполнены из качественных материалов. Умягчительные установки позволяют эффективно удалять соли жесткости, приводя состав воды к необходимым показателям. При возникновении проблем с выбором следует обращаться к специалистам, которые помогут подобрать более оптималь ную модель системы.
Если вам понравилась наша публикация, поставьте пожалуйста лайк и подписывайтесь на наш канал, будет еще много полезной информации.